優(yōu)化方案高中物理 第五章 力與平衡 第3節(jié)第4節(jié) 力的平衡 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1

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1、第第 3 節(jié)節(jié) 力的平衡力的平衡 第第 4 節(jié)節(jié) 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 第五章力與平衡第五章力與平衡 第五章力與平衡第五章力與平衡 1.知道平衡狀態(tài)和平衡力的概念知道平衡狀態(tài)和平衡力的概念 2.知道共點力的平知道共點力的平衡條件衡條件，并能利用平衡條件解決生活、生產(chǎn)中的并能利用平衡條件解決生活、生產(chǎn)中的實際問題實際問題 3 理解穩(wěn)度的概念和影響穩(wěn)度的因素理解穩(wěn)度的概念和影響穩(wěn)度的因素 4.知道靜態(tài)平衡及物知道靜態(tài)平衡及物體在某一方向的動態(tài)平衡體在某一方向的動態(tài)平衡 勻速直線運動勻速直線運動 合力為零合力為零 合力合力 靜止靜止 合力合力 (1)速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài)速度為零的物

2、體一定處于平衡狀態(tài)( ) (2)速率不變的物體一定處于平衡狀態(tài)速率不變的物體一定處于平衡狀態(tài)( ) (3)速度不變的物體一定處于平衡狀態(tài)速度不變的物體一定處于平衡狀態(tài)( ) 2影響穩(wěn)度的因素影響穩(wěn)度的因素 (1)穩(wěn)度：物體的穩(wěn)度：物體的_ (2)影響因素影響因素 重心的重心的_，重心越低重心越低，穩(wěn)度越穩(wěn)度越_ 支持面的支持面的_，支持面越大支持面越大，穩(wěn)度越穩(wěn)度越_ 大大 大大 知識點一知識點一 對物體平衡狀態(tài)的理解對物體平衡狀態(tài)的理解 1從運動學的角度理解平衡狀態(tài)：從運動學的角度理解平衡狀態(tài)：平衡的物體處于靜止或勻平衡的物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)速直線運動狀態(tài)，此種狀態(tài)其加速度為零此種

3、狀態(tài)其加速度為零，即處于平衡狀態(tài)的即處于平衡狀態(tài)的物體加速度為零； 反過來加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài)物體加速度為零； 反過來加速度為零的物體一定處于平衡狀態(tài) 2從動力學的角度理解平衡狀態(tài)：從動力學的角度理解平衡狀態(tài)：處于平衡狀態(tài)的物體所受處于平衡狀態(tài)的物體所受的合外力為零的合外力為零，反過來物體受到的合外力為零反過來物體受到的合外力為零，它一定處于平它一定處于平衡狀態(tài)衡狀態(tài) 3靜態(tài)平衡與動態(tài)平衡靜態(tài)平衡與動態(tài)平衡 (1)靜態(tài)平衡是處于靜止狀態(tài)的平衡靜態(tài)平衡是處于靜止狀態(tài)的平衡，合力為零合力為零 (2)動態(tài)平衡是勻速直線運動狀態(tài)的平衡動態(tài)平衡是勻速直線運動狀態(tài)的平衡，合力為零合力為零 4平

4、衡狀態(tài)與力的平衡平衡狀態(tài)與力的平衡 (多選多選)下列說法正確的是下列說法正確的是( ) A豎直上拋的物體達到最高點時豎直上拋的物體達到最高點時，物體處于平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài) B電梯勻速上升時電梯勻速上升時，電梯中的人處于平衡電梯中的人處于平衡狀態(tài)狀態(tài) C豎直彈簧上端固定豎直彈簧上端固定，下端掛一個重物下端掛一個重物，平衡后用力平衡后用力 F 將它將它拉下一段距離后突然撤去力拉下一段距離后突然撤去力 F，重物仍處于平衡狀態(tài)重物仍處于平衡狀態(tài) D隨勻速上升的傳送帶一起向上運動的物體處于平衡狀態(tài)隨勻速上升的傳送帶一起向上運動的物體處于平衡狀態(tài) 關(guān)于平衡狀態(tài)關(guān)于平衡狀態(tài)，下列說法中正確的是下列說法

5、中正確的是( ) A當物體的速度等于零時當物體的速度等于零時，物體處于平衡狀態(tài)物體處于平衡狀態(tài) B運動的物體一定不是處于平衡狀態(tài)運動的物體一定不是處于平衡狀態(tài) C若物體的運動狀態(tài)保持不變?nèi)粑矬w的運動狀態(tài)保持不變，則物體處于平衡狀態(tài)則物體處于平衡狀態(tài) D當物體處于平衡狀態(tài)時當物體處于平衡狀態(tài)時，一定不受外力作用一定不受外力作用 3應(yīng)用平衡條件解題的步驟應(yīng)用平衡條件解題的步驟 (1)明確研究對象明確研究對象(物物體、質(zhì)點或繩的結(jié)點等體、質(zhì)點或繩的結(jié)點等) (2)分析研究對象所處的運動狀態(tài)分析研究對象所處的運動狀態(tài)， 判定物體是否處于平衡狀態(tài)判定物體是否處于平衡狀態(tài) (3)對研究對象進行受力分析并畫

6、出受力示意圖對研究對象進行受力分析并畫出受力示意圖 (4)建立合適的坐標系建立合適的坐標系，應(yīng)用共點力的平衡條件應(yīng)用共點力的平衡條件，選擇恰當?shù)姆竭x擇恰當?shù)姆椒谐銎胶夥匠谭谐銎胶夥匠?(5)求解方程求解方程，并討論結(jié)果并討論結(jié)果 4處理平衡問題的兩點說明處理平衡問題的兩點說明 (1)物體受三個力平衡時物體受三個力平衡時，利用力的分解法或合成法比較簡單利用力的分解法或合成法比較簡單 (2)解平衡問題建立坐標系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標軸重合解平衡問題建立坐標系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標軸重合，需要分解的力盡可能少 物體受四個以上的力作用時一般要需要分解的力盡可能少 物體受四個以上的力作用時一般要

7、采采用正交分解法用正交分解法 解析解析 甲甲 法一：合成法法一：合成法 選足球作為研究對象選足球作為研究對象，其受重力其受重力 Gmg、墻壁的支持力、墻壁的支持力 N 和懸和懸繩的拉力繩的拉力 F1三個共點力作用而平衡三個共點力作用而平衡，如圖甲所示如圖甲所示，由共點力平由共點力平衡的條件可知衡的條件可知，N 和和 F1的合力的合力 F 與與 G 大小相等、方向相反大小相等、方向相反，即即 FG，從圖中力的平行四邊形可求得：從圖中力的平行四邊形可求得： NFtan mgtan ，F(xiàn)1Fcos mgcos . 解析解析 法一：法一：(隔離法隔離法)分別對兩小球受力分析分別對兩小球受力分析，如圖甲

8、所示如圖甲所示 FAsin 30FBsin 0 FBsin FC0，F(xiàn)BFB 得得 FA2FC，即彈簧即彈簧 A、C 的伸長量之的伸長量之比為比為 21，選項選項 D 正確正確 法二：法二：(整體法整體法)將兩球作為一個整體將兩球作為一個整體，進行受力分析進行受力分析，如圖乙如圖乙所示所示 由平衡條件知：由平衡條件知：FAFC1sin 30 即即 FA2FC 又又 FAFA，則則 FA2FC 故選項故選項 D 正確正確 如圖所示如圖所示，輕繩的一端系在質(zhì)輕繩的一端系在質(zhì)量為量為 m 的物體上的物體上， 另一端系在一個輕質(zhì)另一端系在一個輕質(zhì)圓環(huán)上圓環(huán)上，圓環(huán)套在粗糙水平桿圓環(huán)套在粗糙水平桿 MN

9、 上上，現(xiàn)用水平力現(xiàn)用水平力 F 拉繩上一點拉繩上一點， 使物體處于使物體處于圖中實線位置圖中實線位置， 然后改變?nèi)缓蟾淖?F 的大小使其的大小使其緩慢下降到圖中虛線位置緩慢下降到圖中虛線位置，圓環(huán)仍在原來的位置不動圓環(huán)仍在原來的位置不動，則在這，則在這一過程，水平拉力一過程，水平拉力 F、環(huán)與桿的摩擦力、環(huán)與桿的摩擦力 f 和環(huán)對桿的壓力和環(huán)對桿的壓力 N 的的變化情況是變化情況是( ) AF 逐漸增大逐漸增大，f 保持不變保持不變，N 逐漸增大逐漸增大 BF 逐漸增大逐漸增大，f 逐漸增大逐漸增大，N 保持不變保持不變 CF 逐漸減小逐漸減小，f 逐漸增大逐漸增大，N 逐漸減小逐漸減小 D

10、F 逐漸減小逐漸減小，f 逐漸減小逐漸減小，N 保持不變保持不變 解析解析 法一：解析法法一：解析法 以結(jié)點為研究對象以結(jié)點為研究對象，受力如圖甲所示受力如圖甲所示，由由平衡條件可知：平衡條件可知：mg、F 的合力與繩子的拉的合力與繩子的拉力力 T 等大反向等大反向，F(xiàn) 大小滿足關(guān)系式大小滿足關(guān)系式 Fmgtan ，在物體緩慢下降的過程中在物體緩慢下降的過程中，物物體的受力情況及平衡狀態(tài)保持不變體的受力情況及平衡狀態(tài)保持不變，所以所以關(guān)系式關(guān)系式 Fmgtan 仍然成立仍然成立， 但但 逐漸減小逐漸減小， 所以所以 F 也隨之也隨之減小減小， 對圓環(huán)和物體整體受力分析對圓環(huán)和物體整體受力分析，

11、 水平方向上水平方向上 fF， F 減小減小， f 也隨之減小也隨之減小，豎直方向：豎直方向：NG總總保持不變保持不變D 選項正確選項正確 法二：圖解法法二：圖解法 物體在三個力的作用下處于平衡狀態(tài)物體在三個力的作用下處于平衡狀態(tài)，力力F 和繩子的拉力和繩子的拉力 T 的合力與重力平衡的合力與重力平衡，即即F 和和 T 的合力大小恒定的合力大小恒定，方向豎直向上方向豎直向上，且且 F 的方向保持不變的方向保持不變，根據(jù)力的三角形法根據(jù)力的三角形法則可用圖示的則可用圖示的方法來確定力方法來確定力 F 的變化規(guī)律的變化規(guī)律，如圖乙所示如圖乙所示，減小減小，F(xiàn) 隨之減小隨之減小，f 也隨之減也隨之減

12、小小，D 選項正確選項正確 解析：解析： 選選 D.如圖所示如圖所示，對小球受力分析知對小球受力分析知，小球受三小球受三個力的作用而保持平衡個力的作用而保持平衡，且拉力且拉力 F 和支持力和支持力 N的合力和重力的合力和重力 G 相平衡相平衡， 即拉力和支持力的合即拉力和支持力的合力保持不變力保持不變，因為支持力始終是與斜面垂直的因為支持力始終是與斜面垂直的，所以支持力的方向不變根據(jù)幾何知識所以支持力的方向不變根據(jù)幾何知識，點到點到線的垂線段最短線的垂線段最短，當拉力當拉力 F 的方向和支持力的方向和支持力 N的方向相垂直時的方向相垂直時，拉力拉力 F 取得最小值取得最小值，所以當輕繩向上緩慢偏所以當輕繩向上緩慢偏移時移時，拉力先減小后增大拉力先減小后增大，選項選項 A、B、C 錯誤錯誤，選項選項 D 正確正確